专利名称：保留方向线索的双耳压缩器的制作方法
保留方向线索的双耳压缩器技术领域
一种双耳助听器系统设置有保留接收到的声音信号的方向线索的双耳压缩。
背景技术：
听力受损的人通常受到取决于频率和取决于声级的听力灵敏度的损失的影响。因此，听力受损的人还能够如具有正常听力的人一样听到特定频率(例如，低频)，但是不能在其他频率(例如，高频)以与具有正常听力的人相同的灵敏度来听到声音。在具有降低的灵敏度的频率的情况下，听力受损的人还能够与具有正常听力的人一样听到大的声音，但是不能与具有正常听力的人相同的灵敏度来听到柔和的声音。因此，听力受损的人受到动态范围的损失的影响。
通常，在助听器中的压缩器用于压缩到达助听器用户的声音的动态范围，以便于通过将由助听器输出的声音的动态范围与该用户的听力的动态范围进行匹配来补偿该用户的动态范围损失。输入输出压缩器传递函数的斜率(Λ Ι/Λ0)被称为压缩比。通常，用户所需要的压缩比在整个输入功率范围上不是恒定的，即，通常，压缩器特征具有一个或多个拐点。
通常，听力受损的用户的动态听力损失的程度在不同的频率信道中是不同的。因此，可以提供压缩器以在不同的频率信道中不同地执行，由此解决期望用户的听力损失的频率依赖性。这样的多信道或多频带压缩器将输入信号划分成两个或更多的频率信道或频带，并且然后独立地补偿每个信道或频带。诸如压缩比、拐点的位置、触发时间常数、释放时间常数等的压缩器的参数对于每个频率信道来说可能是不同的。
具有正常听力的人的有效听力在本质上是双耳的，并且因此利用两个输入信号， 即，双耳输入信号，就是分别在右耳和左耳中的鼓膜处检测到的声压级。
例如，人们通过双耳输入信号在三维空间中检测和定位声源。还不充分了解听力如何提取关于到声源的距离和方向的信息，但是已知听力使用多个线索来用于确定。在该线索中有赋色、耳间时间差、耳间相位差和耳间电平差。
收听位于用户的前视方向右侧的一个角度的声源的用户在右耳接收到具有比在左耳处接收到的声压级高的声压级的声音。该声音还在到达左耳之前到达右耳处。耳间电平差和耳间时间差被认为是由双耳听力使用来确定到声源的方向的最重要的方向线索。
耳间电平差是高度频率相关的。在其中相对于头部直径声音的波长很长的低频处，在两耳处的声压上几乎没有任何差别。然而，在其中波长很短的高频处，可能存在由于远耳处于头部的声影中时所谓的头影效应而导致存在20-dB或更大的差别。
对于对声源的方位角的确定，相彳目耳间电平差ITD和耳间时间差ILD是互补的。在低频(低于大约I. 5kHz)，存在小的ILD信息，但是ITD将波形变换成易于被检测的周期的一部分。在高频(大约I. 5kHz以上)，在ITD中存在模糊，因为存在若干变换周期，但是ILD解决了该方向模糊。
在US 7，630，507中描述了双耳听力的另一个方面，US 7，630，507公开了在具有正常听力的人的一只耳朵处接收到的大的声音对在该人的另一只耳朵处接收到的声音具有掩蔽效果，即，在另一只耳朵处降低了对于声音的灵敏度。在US7，630，507中公开了双耳压缩算法，用于在双耳助听器系统中恢复对正常听力的双耳掩蔽。发明内容
下面公开了新颖的双耳助听器系统和方法，其中，执行输入声音的协调的双耳处理，以便于保留在接收到的声音信号中的方向线索。
在具有第一助听器和第二助听器的双耳助听器系统中提供了一种新颖的双耳压缩的方法，其中，所述方法包括下述步骤
在所述第一助听器和所述第二助听器的每个中，
将接收到的声音转换为输入信号，
根据所选择的信号处理算法来将所述输入信号处理为所处理的输出信号，包括用于基于信号电平来补偿动态范围听力损失的压缩，以及
将所述处理的数字输出信号转换为听觉输出信号，并且
其特征在于下述步骤
在至少一个信道中，
使用具有与控制所述第二助听器的所述压缩器的增益的信号的值基本上相同的值的信号来控制所述第一助听器的压缩器的增益，从而保持方向感。
还提供了新颖的双耳助听器系统。所述新颖的双耳助听器系统具有第一助听器和第二助听器，所述第一助听器和所述第二助听器中的每一个包括
麦克风和A/D转换器，所述A/D转换器用于响应于在相应麦克风处接收到的声音信号来提供数字输入信号，
处理器，所述处理器被配置成根据所选择的信号处理算法来将所述数字输入信号处理为所处理的数字输出信号，所述处理器包括用于基于所述信号电平来补偿动态范围听力损失的压缩器，
D/A转换器和输出换能器，所述D/A转换器和所述输出换能器用于将所述处理的数字输出信号转换为听觉输出信号，
收发器，所述收发器用于与所述另一个助听器进行数据通信，并且
其特征在于，
通过具有与控制所述第二助听器的所述压缩器的增益的信号的值基本上相同的值的信号来控制所述第一助听器的所述压缩器的增益，从而保持方向感。
所述双耳助听器系统可以进一步包括
信号电平检测器，所述信号电平检测器用于确定和输出作为所述数字输入信号的第一函数的信号电平，以及
信号参数检测器，所述信号参数检测器用于确定和输出作为在所述助听器中的信号的第二函数的信号参数。
在第一和第二助听器中的至少一个的压缩器的至少一个信道中，可以通过压缩器控制信号来控制压缩器的增益，该压缩器控制信号是相应助听器的信号电平和信号参数以及从另一个助听器接收到的信号参数的函数。
压缩器可以是单信道压缩器，但是优选地，压缩器是多信道压缩器。
对所述信号电平检测器的输入优选地是所述数字输入信号。所述数字输入信号可以源自单个麦克风或者从多个麦克风的输出信号的组合。例如，所述数字输入信号可以是从作用于来自两个全向麦克风的两个输入的波束形成算法输出的定向麦克风信号。
信号电平检测器优选地计算数字输入信号的平均值，诸如由峰值检测器确定的 rms值、平均幅度值、峰值、包络值等。在信号电平检测器的输出被直接用作压缩器控制信号的情况下，信号电平检测器的输出的时间常数限定了压缩器的触发时间和释放时间。
信号电平检测器可以计算数字输入信号的运行平均值；或者对采样块进行操作。 优选地，信号电平检测器对于采样块进行操作，由此降低所需要的处理器功率。
对信号参数检测器的输入也可以是数字输入信号，并且信号参数检测器可以利用相同或不同的时间常数来计算与信号电平检测器相同类型的参数。
在一些双耳压缩器中，信号电平检测器和信号参数检测器是相同的，并且优选地形成单个信号处理单元，该单个信号处理单元优选地具有作为输入的数字输入信号和用作信号电平和信号参数的输出信号。
然而，对信号参数检测器的输入可以是与数字输入信号不同的另一个信号，例如来自压缩器的输出信号，并且信号参数检测器可以计算除了由信号电平检测器所计算的类型的参数之外的其他类型的参数，例如，对信号参数检测器的输入信号的频谱参数，诸如长期平均频谱参数、峰值频谱参数、最小频谱参数、倒谱参数等；或其他时间参数，诸如线性预测编码参数；统计参数，诸如幅度分布统计等。
信号参数检测器可以计算数字输入信号的运行平均值；或者对采样块进行操作。 优选地，信号参数检测器对采样块进行操作，由此降低了所需要的处理器功率。
当用户佩戴传统助听器系统时，所述助听器的压缩器通常不改变或者基本上不改变耳间时间差。然而，因为在两耳处接收到的声压级对于声源的大多数方向来说不同，所以分别在左耳和右耳处接收到的声音可以经历不同的增益，而导致在耳间电平差上的改变， 这进而导致了用户的方向感的损失。
为了避免方向感的损失，新颖的双耳助听器系统以协调的方式在用户的双耳处执行压缩，使得耳间电平差在压缩之后保持不变或基本上不变。
因此，双耳助听器系统的助听器中的至少一个可以被配置成获取包含关于由双耳助听器系统的另一个助听器接收到的声音的信息的信号，并且使用该信息来以下述方式修改讨论中的助听器的数字输入信号的得到的压缩，该方式使得对于第一助听器和第二助听器二者来说，增益控制信号的值相同或基本上相同。
可以使用有线通信或无线通信来在助听器之间传送信息。
在听力受损的人具有对称的听力损失的情况下，即，在听力受损的人在双耳中具有相同的听力损失的情况下，在助听器中的压缩器将具有相同的特性；并且因此，如果压缩器控制信号具有相同的值或基本上相同的值，则压缩器增益也是相同的或基本上相同的， 并且在压缩之前和之后的耳间电平差将保持不变或基本上不变。
在听力受损的人具有不对称的听力损失的情况下，S卩，在听力受损的人在左耳和右耳中具有不同的听力损失的情况下，令人惊讶的是，在通过将压缩器控制信号调整为具有与对于具有对称听力损失的助听器的人如上所述相同或基本上相同的值的压缩之后，仍然保持方向感。因为助听器在左耳和右耳中执行不同的听力损失补偿，所以即使在该情况下没有在助听器的输出处保持耳间电平差，也保持方向感。然而，通常，听力受损的人在没有助听器的情况下不会丢失方向感，因此大脑看起来能够将方向的确定调整为由听力受损的耳部提供的改变的耳间电平差。将压缩器控制信号调整为具有与对于具有对称听力损失的助听器的人如上所述的相同或基本上相同的值看起来保持了由听力受损的耳部提供的改变的耳间电平差，使得对于具有不对称的听力损失的听力受损的人也以这种方式保持方向感。
因此，新颖的双耳助听器系统可以被配置成将压缩器控制信号调整为具有相同的值或基本上相同的值，以便于保持听力受损的人的方向感。
可以例如基于信号参数来确定耳间电平差，该信号参数在该情况下是由麦克风接收的声音的声压级的函数，诸如由峰值检测器确定的rms值、平均幅度值、峰值、包络值等。 每当从另一助听器接收到信号参数值时，可以例如确定耳间电平差。与传送助听器中的信号参数值的确定同时地或基本上同时地，在该助听器中存储讨论中的助听器的信号参数值。当从另一个助听器接收到对应的信号参数值时，这两个同时确定的信号参数值相减，以确定耳间电平差。
优选地，在耳间电平差是正的助听器中，S卩，在与讨论中的助听器的声压级相对应的信号参数值最大的助听器中；信号电平被用作压缩器控制信号，并且在耳间电平差是负的助听器中，即，与从另一个助听器接收到的信号参数值的助听器的声压级相对应的信号参数值最小的助听器中，对信号电平添加耳间电平差，并且该和用作压缩器控制信号，由此，与相同或基本上相同的值对应地调整两个助听器的压缩器控制信号，由此保持方向感。 在耳间电平差基本上等于O的情况下，将信号电平用作两个助听器中的压缩器控制信号， 由此，两个助听器的压缩器控制信号具有相同或基本上相同的值，由此保持方向感。
替代地，在耳间电平差是负的助听器中，即与讨论中的助听器的声压级相对应的信号参数值最小的助听器中，信号电平被用作压缩器控制信号。在耳间电平差是正的助听器中，即，在与讨论中的助听器的声压级相对应的信号参数值最大的助听器中，从信号电平中减去耳间电平差，并且将该差用作压缩器控制信号，由此与相同或基本上相同的值相对应地调整两个助听器的压缩器控制信号，由此保持方向感。
根据另一种压缩器控制方案，在第一助听器和第二助听器的一个中，信号电平被用作独立于耳间电平差的压缩器控制信号，并且在另一个助听器中，在耳间电平差对于该助听器为正的情况下，即，与该助听器的声压级相对应的信号参数值最大的情况下，从信号电平减去耳间电平差，并且将该差用作压缩器控制信号，并且在耳间电平差对于该助听器为负的情况下，即，与该助听器的声压级相对应的信号参数值最小的情况下，对信号电平添加耳间电平差，并且将该和用作压缩器控制信号，由此，与相同或基本上相同的值对应地调整两个助听器的压缩器控制信号，由此保持方向感。
根据另一种压缩器控制方案，可以向信号电平添加耳间电平差的一部分，以在具有负的耳间电平差的第一和第二助听器的一个中形成压缩器控制信号，同时从信号电平中减去耳间电平差的一部分，以形成具有正的耳间电平差的另一个助听器的压缩器控制信号，由此与相同或基本上相同的值对应地调整两个助听器的压缩器控制信号，由此保持方向感。
在单信道压缩器中，如上公开地简单调整压缩器控制信号。
在多信道压缩器中，压缩器在压缩器的频率信道的每一个中具有独立的压缩器控制信号，并且可以如上述调整独立压缩器控制信号中的每一个；或者替代地，如上公开地调整诸如在具有显著的耳间电平差的高频信道中的压缩器控制信号的独立压缩器控制信号中的一些，而诸如在其中耳间电平差不显著的低频信道中的压缩器控制信号的其他压缩器控制信号保持单耳，即，压缩器控制信号仅是容纳如在传统单耳压缩器中的压缩器的助听器的输入信号的声压级的函数。例如，在一种双耳助听器系统中，如上公开地仅调整诸如在高频信道中的压缩器控制信号的单独压缩器控制信号中的一个，而诸如在低频信道中的压缩器控制信号的剩余压缩器控制信号保持单耳。以该方式，可以节省处理功率并且由此节省功耗。
通常，在双耳助听器系统的每个助听器中在时间t处的双耳压缩增益GK、G^是在右耳和左耳处的声压级的函数
Ijs
其中，xE,t是在时间t处右耳处的助听器处接收到的声压级，并且Xy是在时间t 处在左耳处的助听器处接收到的声压级。
声源的位置取决于作为时间t的函数的耳间时间差ILD
权利要求
1.一种双耳助听器系统，包括 第一助听器和第二助听器，所述第一助听器和所述第二助听器中的每一个包括 麦克风和A/D转换器，所述A/D转换器用于响应于在相应麦克风处接收到的声音信号来提供数字输入信号， 处理器，所述处理器被配置成根据所选择的信号处理算法来将所述数字输入信号处理为经处理的数字输出信号，所述处理器包括用于基于所述信号电平来补偿动态范围听力损失的压缩器， D/A转换器和输出换能器，所述D/A转换器和所述输出换能器用于将所述处理的声音信号转换为听觉输出信号， 收发器，所述收发器用于与另一个助听器进行数据通信，并且 其特征在于 在所述压缩器的至少一个频率信道中 通过具有与控制所述第二助听器的所述压缩器的增益的信号的值基本上相同的值的信号来控制所述第一助听器的所述压缩器的增益，由此保持方向感。
2.根据权利要求I所述的双耳助听器系统，进一步包括 信号电平检测器，所述信号电平检测器用于确定和输出作为所述数字输入信号的第一函数的信号电平， 信号参数检测器，所述信号参数检测器用于确定和输出作为在所述助听器中的信号的第二函数的信号参数， 并且其中 在所述第一助听器和所述第二助听器中的至少一个的所述压缩器的至少一个频率信道中， 通过压缩器控制信号来控制所述压缩器的所述增益，所述压缩器控制信号作为相应助听器的信号电平和信号参数以及从另一个助听器接收到的信号参数的函数。
3.根据权利要求2所述的双耳助听器系统，其中， 耳间电平差是所述第一助听器和所述第二助听器的信号参数的函数，并且其中 在所述第一助听器和所述第二助听器中的至少一个的至少一个信道中 当所述信号参数检测器的输出大于所述另一个助听器的所述信号参数检测器的输出时，通过与所述信号电平检测器的输出基本上相同的信号来控制所述压缩器的增益，并且当所述信号参数检测器的输出小于所述另一个助听器的所述信号参数检测器的输出时，通过下述信号来控制所述压缩器的增益，所述信号基本上等于所述信号电平检测器的输出加上在所述另一个助听器的信号参数和具有所述处理器的助听器的信号参数之间的差。
4.根据前述权利要求中的任何一项所述的双耳助听器系统，其中，所述第一助听器和所述第二助听器的所述收发器被配置为用于有线互连。
5.根据权利要求1-3中的任何一项所述的双耳助听器系统，其中，所述第一助听器和所述第二助听器的所述收发器被配置为用于在所述第一助听器和所述第二助听器之间的无线通信数据。
6.根据前述权利要求中的任何一项所述的双耳助听器系统，其中，所述第一助听器和所述第二助听器的所述压缩器中的至少一个是用于补偿动态范围听力损失的多信道压缩器。
7.根据权利要求6所述的双耳助听器系统，其中，所述多信道压缩器包括具有有线相位滤波器的滤波器组。
8.根据权利要求7所述的双耳助听器系统，其中，所述滤波器组包括规整滤波器。
9.根据权利要求8所述的双耳助听器系统，其中，所述滤波器组的交叉频率是可调整的。
10.根据权利要求7-9中的任何一项所述的双耳助听器系统，其中，所述滤波器组包括余弦调制的滤波器。
11.根据前述权利要求中的任何一项所述的双耳助听器系统，其中，对采样块计算和应用所述压缩器增益。
12.根据权利要求11所述的双耳助听器系统，其中，所述多信道处理器进一步包括多信道低通滤波器，所述多信道低通滤波器用于对所计算的压缩器增益进行低通滤波。
13.一种在具有第一助听器和第二助听器的双耳助听器系统中的双耳压缩的方法，所述第一助听器和所述第二助听器中的每一个具有压缩器，所述方法包括下述步骤 在所述第一助听器和所述第二助听器的每一个中， 将接收到的声音转换为输入信号， 根据所选择的信号处理算法来将所述输入信号处理为经处理的输出信号，包括用于基于所述信号电平来补偿动态范围听力损失的压缩，以及将所处理的输出信号转换为听觉输出信号，并且其特征在于下述步骤 在所述压缩器的至少一个频率信道中， 利用具有与控制所述第二助听器的所述压缩器的增益的信号的值基本上相同的值的信号来控制所述第一助听器的所述压缩器的增益，由此保持方向感。
全文摘要
提供了一种保留方向线索的双耳压缩器。双耳助听器系统包括第一助听器和第二助听器，其中的每一个包括麦克风和A/D转换器，A/D转换器用于响应于在相应麦克风处接收到的声音信号来提供数字输入信号，处理器，被配置成根据所选择的信号处理算法来将数字输入信号处理为经处理的数字输出信号，包括用于基于信号电平来补偿动态范围听力损失的压缩器，D/A转换器和输出换能器，用于将所处理的数字输出信号转换为听觉输出信号，收发器，用于与另一个助听器进行数据通信，并且其中通过具有与控制第二助听器的压缩器的增益的信号的值基本上相同的值的信号来控制第一助听器的压缩器的增益，由此保持方向感。
文档编号H04R25/00GK102984635SQ201210231010
公开日2013年3月20日 申请日期2012年7月4日 优先权日2011年7月4日
发明者马桂林 申请人:Gn瑞声达A/S